Registos de aquecimento: tipos de estruturas, cálculo de parâmetros, características de instalação

Vantagens e desvantagens

Antes de empreender a fabricação de registros de aquecimento, é necessário avaliar todos os prós e contras desses aquecedores, para não se enganar nas expectativas posteriores. Então, primeiro sobre as vantagens:

• baixo custo e facilidade de fabricação;
• baixa resistência hidráulica: graças a isso, o aquecedor pode ser usado na "cauda" de qualquer sistema;
• confiabilidade e durabilidade: um registro soldado de tubos comuns com alta qualidade durará facilmente pelo menos 20 anos;
• resistência a quedas de pressão e golpe de aríete;
• superfície lisa facilita a remoção de poeira ao limpar as salas.

Infelizmente, um registro de aquecimento faça você mesmo também tem muitas desvantagens. O principal é a baixa transferência de calor com uma massa significativa do dispositivo. Ou seja, para garantir uma temperatura confortável em uma sala de tamanho médio, o registro deve ter um tamanho decente. Aqui está um exemplo simples retirado da literatura técnica. Se a diferença de temperatura entre o refrigerante e a sala for de 65 ºС (DT), um registro soldado de 4 tubos DN32 de 1 m de comprimento fornecerá apenas 453 W e de 4 tubos DN100 - 855 W. Acontece que, com base na transferência de calor por 1 m de comprimento, qualquer painel ou radiador seccional é pelo menos duas vezes mais potente.

Outros aspectos negativos dos registros de tubo liso não são tão críticos, embora sejam significativos:

• detém um grande volume de água: a desvantagem não desempenha um grande papel se houver 1-2 peças para todo o sistema desses dispositivos de aquecimento;
• durante a operação, é muito difícil aumentar ou diminuir o poder dos registros de tubos lisos. Você não pode prescindir da máquina de desmontagem e soldagem;
• sujeitos à corrosão e requerem manutenção periódica com pintura;
• têm uma aparência inapresentável: o defeito é reparável, se necessário, o aquecedor fica escondido atrás de uma tela decorativa.

Depois de analisar as vantagens e desvantagens dos dispositivos de tubo liso, podemos concluir que o seu alcance na construção de habitações particulares é muito limitado. Como já mencionado, os registros podem ser usados ​​para aquecimento de várias salas com baixos requisitos de conforto e interior.

Ao selecionar materiais, é necessário resolver a questão - quais diâmetros de tubos levar e qual deve ser seu comprimento total. Todos esses parâmetros são arbitrários, você pode fazer um aquecedor a partir de qualquer tubo e ter seu comprimento conveniente para colocação na sala. Mas, para fornecer a quantidade necessária de calor, é necessário fornecer uma área de troca de calor suficiente. Para isso, recomenda-se realizar um cálculo aproximado do registro por área de superfície.

Para fazer esse cálculo é bastante simples. É necessário calcular a área da superfície externa de todas as seções em m2 e multiplicar o valor resultante por 330 W. Propondo este método, partimos da afirmação de que 1 m2 da superfície do registro emitirá 330 W de calor a uma temperatura de refrigeração de 60 ºС e ar interno - 18 ºС.

Para uma pessoa que possui habilidades em soldagem, não será difícil soldar independentemente o registro de acordo com os desenhos disponíveis. É necessário preparar e cortar tubos em seções e jumpers, cortar plugues de uma chapa de aço. A sequência de montagem é arbitrária; após a soldagem, o aquecedor deve ser verificado quanto ao aperto. Ao fabricar e instalar registros, considere as seguintes recomendações:

• você não deve usar tubos com paredes muito finas ou grossas: o primeiro esfriará mais rápido e durará menos, enquanto o último aquecerá por muito tempo e é difícil de ajustar;
• não se esqueça de construir um guindaste Mayevsky no final da seção superior para liberar o ar;
• ao soldar bobinas, uma seção rotativa pode ser feita a partir de dois cotovelos acabados, se não for possível usar um dobrador de tubos;
• coloque uma torneira na entrada do refrigerante, uma válvula na saída;
• lembre-se que a instalação dos registros é feita com um viés imperceptível para a conexão do tubo de alimentação.Então o guindaste de Mayevsky estará no ponto mais alto.

Cálculo de registros de aquecimento

Para que a casa não fique fria e o aquecimento aqueça uniformemente todos os cômodos, é importante calcular o número de registros para cada cômodo. Para dispositivos adquiridos, sua energia é analisada no passaporte e o número de dispositivos é calculado; para aquecedores tubulares caseiros, o comprimento dos tubos terá que ser determinado por você

Cálculo da saída de calor necessária para aquecimento ambiente

Se sua casa foi construída de acordo com o projeto, os dados sobre a potência necessária dos dispositivos de aquecimento estão disponíveis nos documentos - você precisa encontrá-los e usá-los.

Se não houver projeto de sistemas de engenharia, os dados aproximados tradicionais sobre perdas de calor são usados:

• 100 W por 1 m² de área da sala com uma parede externa e uma janela.
• 120 W por 1 m² de área da sala com duas paredes externas e uma janela.
• 130 W por 1 m² de área da sala com duas paredes externas e duas janelas.

A perda total de calor é calculada, a potência recebida é aumentada em 20% (multiplicado por 1,2) e a potência total de todos os dispositivos de aquecimento é obtida. Nas regiões do norte da Rússia, é desejável aumentar a capacidade resultante em mais 20%.

A potência dos aparelhos em cada ambiente é calculada com base nos dados acima (multiplique a perda de calor do ambiente por 1,2).

A maneira exata de calcular a perda de calor de uma casa é muito complicada e é usada por organizações de design.

Cálculo da potência térmica do registro

A quantidade de calor (W) fornecida do tubo para a sala é determinada pela fórmula:

Onde:

• K é o coeficiente de transferência de calor, W / (m2 0С), dependendo do material do tubo e dos parâmetros do refrigerante.
• F é a área de superfície, m2, calculada como o produto de π·d·l.
• onde π = 3,14, ed e l são o diâmetro e o comprimento do tubo, respectivamente, m.

∆t é a diferença de temperatura, 0С, determinada por sua vez pela fórmula:

• Onde: t1 e t2 são as temperaturas na entrada e saída da caldeira, respectivamente.
• tk é a temperatura na sala aquecida.
• 0,9 - fator de redução para um dispositivo de várias linhas.

Para uma estrutura de aço, o coeficiente de transferência de calor para o ar é 11,3 W/(m2 0C). Para um registro de várias linhas, um fator de redução de 0,9 é aceito para cada linha.

Para cálculos, você pode usar uma calculadora de cálculo - existem muitos deles na Internet, mas manualmente é mais confiável.

Transferência de calor de registros de tubos lisos. Mesa

Os valores dos coeficientes de transferência de calor para registros de tubo liso de aço são fornecidos na tabela.

Em casas particulares, a diferença de temperatura é geralmente de 60 a 70 ° C.

Como calcular o número necessário de seções de registro

O número de registradores adquiridos é determinado dividindo-se a potência necessária pela potência da placa de identificação do dispositivo.

Para registros de fabricação própria, a potência necessária em cada sala é dividida pela transferência de calor de um metro linear dos tubos utilizados. Acontece o comprimento total necessário dos tubos. Em seguida, esse comprimento é distribuído entre os dispositivos, dividindo pelo número de tubos - seu comprimento é obtido. As opções são possíveis aqui - pode haver vários dispositivos curtos ou um longo.

Que outros parâmetros devem ser levados em consideração

Se for necessário aumentar a potência do dispositivo, é necessário aumentar o comprimento dos tubos e não o diâmetro. A eficiência do sistema diminui com o aumento do diâmetro do tubo.

Se óleo ou anticongelante for usado no sistema, deve-se notar que eles têm uma capacidade de calor menor que a água.Ao usá-los, os dispositivos de aquecimento devem ter uma área maior do que os dispositivos em um sistema de água.

Variedades de registros de aquecimento

Os registradores de aquecimento são um grupo de pipelines localizados paralelamente uns aos outros e comunicando-se entre si. Eles podem diferir em material, forma e design.

Materiais para fabricação

Mais frequente registros de aquecimento são feitos de tubos de aço de acordo com GOST 3262-75 ou GOST 10704-91. O uso de tubos soldados elétricos é preferível devido à capacidade de suportar pressões mais altas. No entanto, na prática, as tubulações de água e gás também são bastante comuns, que são operadas com menos sucesso. Esses aquecedores podem suportar facilmente todos os tipos de danos mecânicos e estresse, além de funcionar com qualquer refrigerante.

Existem também modelos de aço inoxidável. Eles são instalados em salas com maiores requisitos de estética e durabilidade. Devido ao aumento do custo, o uso de registros de aço inoxidável é mais justificado em banheiros. A alta resistência à corrosão e uma variedade de configurações de toalheiros aquecidos em aço inoxidável permitem que eles sejam usados ​​mesmo nos interiores de banheiros mais modernos.

Registros de alumínio e bimetálicos são mais eficientes em termos de transferência de calor. Distinguem-se pela leveza e estética, funcionam perfeitamente em sistemas de aquecimento individuais com tratamento de água bem organizado. Em outros casos, a baixa qualidade do refrigerante leva a uma falha rápida dos dispositivos.

Às vezes você pode encontrar registros feitos de cobre. Geralmente são usados ​​em sistemas onde a fiação principal é de cobre.É conveniente trabalhar com eles, eles são muito bonitos e duráveis. Além disso, a condutividade térmica do cobre é cerca de 8 vezes maior que a do aço, o que pode reduzir significativamente o tamanho da superfície de aquecimento. Uma desvantagem comum de todos os dispositivos feitos de metais não ferrosos - sensibilidade às condições de operação - limita o escopo dos registros de cobre.

Projeto

Os desenhos mais característicos dos registros tradicionais de aço podem ser divididos em 2 tipos:

• Secional;
• Serpentina.

O primeiro é caracterizado por um arranjo horizontal de dutos e o uso de jumpers estreitos verticais entre eles. O segundo envolve o uso de elementos retos e arqueados de mesmo diâmetro, que são conectados por uma serpente por soldagem. Ao usar aço inoxidável ou metais não ferrosos, os tubos são simplesmente dobrados para dar a configuração desejada.

Existem três opções para a execução de tubos de conexão:

• Com rosca;
• Flangeado;
• Para soldagem.

Eles podem estar localizados em um lado do dispositivo e em lados diferentes. A saída de refrigerante é fornecida sob a alimentação ou diagonalmente a partir dela. Às vezes, há uma conexão menor de rodovias, mas neste caso a transferência de calor é significativamente reduzida.

Nos registros seccionais, distinguem-se 2 tipos de conexões dependendo da forma como os jumpers são colocados:

• "Fio";
• "Coluna".

Registros de tubos lisos podem ser usados ​​como registros do sistema de aquecimento principal ou como aquecedores separados. Para operação autônoma, um elemento de aquecimento da energia necessária é instalado dentro do dispositivo e conectado à rede. Como refrigerante para registros elétricos portáteis feitos de aço, anticongelante ou óleo é frequentemente usado.ele não congela durante o armazenamento ou uma queda de energia de emergência.

Quando usado separadamente do sistema de aquecimento geral, um tanque de expansão adicional deve ser colocado na parte superior do dispositivo. Isso evita o aumento de pressão devido ao aumento de volume quando aquecido. O tamanho do recipiente é selecionado com base na capacidade de acomodar cerca de 10% da quantidade total de líquido no aquecedor.

Para uso autônomo do registro feito de tubos de aço, são soldadas pernas de 200 a 250 mm de altura. Se o dispositivo fizer parte do circuito de aquecimento, não for planejado para se mover e as paredes forem fortes o suficiente, será usado um suporte estacionário usando suportes. Às vezes, para registros muito grandes, é usada uma opção de instalação combinada, ou seja, o dispositivo é colocado em racks e adicionalmente fixado na parede.

Tipos de registros

Os registradores de aquecimento são divididos em três tipos:

• alumínio;
• ferro fundido;
• aço.

Registros de alumínio estão em alta demanda devido ao seu baixo peso específico, boa dissipação de calor, excelente resistência à corrosão, longa vida útil, falta de juntas e soldas.

Os tubos de alumínio são produzidos por fundição monolítica. Registros de alumínio são usados ​​em instalações residenciais e administrativas. A principal desvantagem dos dispositivos de alumínio é o alto preço.

Os registros de ferro fundido são fáceis de instalar, pois possuem uma conexão monolítica flangeada. Durante a instalação, um segundo flange é soldado à tubulação de aquecimento e, usando parafusos, é feita uma conexão forte.

Os registros de aço são instalados no sistema de aquecimento por soldagem. A soldagem realizada de forma qualitativa é a garantia da longa vida útil de todo o sistema de aquecimento.

Registros fixos e móveis

Para aquecer o refrigerante em registros estacionários, são necessárias caldeiras de aquecimento. Para aquecer o refrigerante em registros móveis, é utilizado um elemento de aquecimento elétrico, operando a partir de uma rede com tensão de 220 V. Este tipo de registros é usado para casas de trabalhadores de construtores, locais onde são realizados trabalhos de acabamento.

A instalação de registros em ambientes fechados tem várias vantagens inegáveis ​​sobre a instalação de baterias em um sistema de aquecimento:

• longa vida útil, tubos de aço não precisam de reparo, pelo menos 25 anos;
• o sistema de aquecimento distingue-se por um alto grau de confiabilidade, o principal requisito para garantir essa confiabilidade é a execução de alta qualidade das costuras de soldagem;
• um sistema de aquecimento aberto pode ser instalado em grandes áreas, a baixa resistência ao movimento do refrigerante garante o grande diâmetro dos tubos usados ​​para o registro.

Recentemente, os registros foram instalados com muito menos frequência, escolhendo dispositivos de aquecimento modernos mais alternativos. As desvantagens deste tipo de dispositivo incluem:

• não é a aparência mais atraente do registro, um tubo de aço grosso é colocado ao longo da parede em toda a sala;
• uma pequena área de contato com o ar na sala leva a uma baixa taxa de transferência de calor, zero uso de convecção;
• o fornecimento do sistema de aquecimento com registros é caracterizado por alto custo e complexidade de instalação, tubos de aço de grande diâmetro no mercado de construção são bastante caros, a necessidade de usar soldagem durante a instalação.

Cálculo de registros de aquecimento

Para que a casa não fique fria e o aquecimento aqueça uniformemente todos os cômodos, é importante calcular o número de registros para cada cômodo. Para dispositivos adquiridos, sua energia é analisada no passaporte e o número de dispositivos é calculado; para aquecedores tubulares caseiros, o comprimento dos tubos terá que ser determinado por você

Cálculo da saída de calor necessária para aquecimento ambiente

Se sua casa foi construída de acordo com o projeto, os dados sobre a potência necessária dos dispositivos de aquecimento estão disponíveis nos documentos - você precisa encontrá-los e usá-los.

Se não houver projeto de sistemas de engenharia, os dados aproximados tradicionais sobre perdas de calor são usados:

• 100 W por 1 m² de área da sala com uma parede externa e uma janela.
• 120 W por 1 m² de área da sala com duas paredes externas e uma janela.
• 130 W por 1 m² de área da sala com duas paredes externas e duas janelas.

A perda total de calor é calculada, a potência recebida é aumentada em 20% (multiplicado por 1,2) e a potência total de todos os dispositivos de aquecimento é obtida. Nas regiões do norte da Rússia, é desejável aumentar a capacidade resultante em mais 20%.

A potência dos aparelhos em cada ambiente é calculada com base nos dados acima (multiplique a perda de calor do ambiente por 1,2).

A maneira exata de calcular a perda de calor de uma casa é muito complicada e é usada por organizações de design.

Cálculo da potência térmica do registro

A quantidade de calor (W) fornecida do tubo para a sala é determinada pela fórmula:

Onde:

• K é o coeficiente de transferência de calor, W / (m2 0С), dependendo do material do tubo e dos parâmetros do refrigerante.
• F é a área de superfície, m2, calculada como o produto de π·d·l.
• onde π = 3,14, ed e l são o diâmetro e o comprimento do tubo, respectivamente, m.

∆t é a diferença de temperatura, 0С, determinada por sua vez pela fórmula:

• Onde: t1 e t2 são as temperaturas na entrada e saída da caldeira, respectivamente.
• tk é a temperatura na sala aquecida.
• 0,9 - fator de redução para um dispositivo de várias linhas.

Para uma estrutura de aço, o coeficiente de transferência de calor para o ar é 11,3 W/(m2 0C). Para um registro de várias linhas, um fator de redução de 0,9 é aceito para cada linha.

Para cálculos, você pode usar uma calculadora de cálculo - existem muitos deles na Internet, mas manualmente é mais confiável.

Transferência de calor de registros de tubos lisos. Mesa

Os valores dos coeficientes de transferência de calor para registros de tubo liso de aço são fornecidos na tabela.

Em casas particulares, a diferença de temperatura é geralmente de 60 a 70 ° C.

Como calcular o número necessário de seções de registro

O número de registradores adquiridos é determinado dividindo-se a potência necessária pela potência da placa de identificação do dispositivo.

Para registros de fabricação própria, a potência necessária em cada sala é dividida pela transferência de calor de um metro linear dos tubos utilizados. Acontece o comprimento total necessário dos tubos. Em seguida, esse comprimento é distribuído entre os dispositivos, dividindo pelo número de tubos - seu comprimento é obtido. As opções são possíveis aqui - pode haver vários dispositivos curtos ou um longo.

Que outros parâmetros devem ser levados em consideração

Se for necessário aumentar a potência do dispositivo, é necessário aumentar o comprimento dos tubos e não o diâmetro. A eficiência do sistema diminui com o aumento do diâmetro do tubo.

Se óleo ou anticongelante for usado no sistema, deve-se notar que eles têm uma capacidade de calor menor que a água. Ao usá-los, os dispositivos de aquecimento devem ter uma área maior do que os dispositivos em um sistema de água.

Selecionando a configuração do aquecedor

Os projetos de radiadores caseiros são feitos principalmente com base em tubos de metal com diâmetro de 80 a 150 mm.

Os recursos de design são limitados a duas versões:

1. Malha.
2. cobra.

A versão em treliça da bateria de aquecimento difere da "serpente" em uma construção de circuito ligeiramente diferente e, dependendo das variações dessas baterias, a distribuição do refrigerante pode ser diferente.

Opções para construção de circuitos de registros de aquecimento para produção própria: 1 - um jumper e fonte de alimentação unidirecional; 2 - dois jumpers e fonte de alimentação unilateral; 3 - fonte de alimentação bidirecional e 2 jumpers; 4 - fonte de alimentação bidirecional e 4 jumpers; 5, 6 - multitubos

As estruturas das bobinas realmente têm um design uniforme, assumindo um movimento estritamente sequencial do refrigerante.

Os registradores de rede são construídos de acordo com diferentes esquemas:

• com um ou dois jumpers e fonte de alimentação unidirecional;
• com um ou dois jumpers e fonte de alimentação versátil;
• conexão paralela de tubos;
• conexão em série de tubos.

Número de tubos um conjunto pode ser de dois até quatro ou mais. Raramente, mas também existe a prática de fabricar registros de tubo único.

O conjunto da bobina geralmente contém pelo menos dois tubos conectados de um lado por um jumper cego, do outro - por um jumper passante, que são feitos de duas curvas de tubo (2x45º). Deve-se notar que o design dos registros de aquecimento na forma de uma bobina é usado com muito menos frequência do que o design da "treliça".

Opções para a possível fabricação de registros do tipo "serpente".Para estruturas serpentinas de baterias registradas, a escolha de opções de fabricação é limitada em comparação com estruturas do tipo treliça.

Ambas as opções de fabricação - treliça e bobina - podem ser feitas não apenas com base em tubos redondos clássicos, mas também com base em tubos moldados.

Os tubos de perfil são vistos como um material um tanto específico, pois exigem uma abordagem ligeiramente diferente na montagem de radiadores de aquecimento. No entanto, os registros de um tubo de perfil são mais compactos e ocupam menos espaço útil, e esse fator também é importante.

Instalação de trocador de calor

Dado o grande peso do registro de aquecimento, você precisa usar suportes apropriados para fixação, mas é melhor colocá-lo no chão. Como você entende, existem dois métodos de instalação:

• pendure na parede;
• colocar no chão.

O principal é que a estrutura é muito forte. A distância até as paredes, que é de 20 a 25 cm, também é importante, devendo a mesma distância até o piso, mantendo o ângulo de inclinação pretendido para a circulação. A distância entre os tubos do registro de aquecimento deve ser de pelo menos cinco centímetros. Não importa se é um trocador de calor autônomo ou conectado a uma rede.

Radiadores de qualquer tipo são instalados ao redor do perímetro da sala nas paredes externas. É por isso que nos apartamentos a bateria fica sempre embaixo da janela. O trocador de calor não apenas aquece o ar, mas também aquece as paredes

É muito importante pintar os registros para que não enferrujem.

Como fazer um registro com suas próprias mãos

Será mais fácil montar esse dispositivo de aquecimento por conta própria usando a seguinte tecnologia:

• os tubos são cortados em segmentos, de acordo com o cálculo;
• nas extremidades dos segmentos, mais próximos da borda, são feitas marcas para a localização dos jumpers;
• de um tubo com diâmetro igual ao da alimentação, os próprios jumpers são cortados;
• os tubos são dispostos em uma superfície horizontal plana paralela uns aos outros;
• com a ajuda de soldagem em três lugares, todos os jumpers são fixados;
• jumpers são soldados às seções.

Ao montar o radiador de aquecimento, instale os jumpers o mais próximo possível da borda das seções horizontais. Nesse caso, a transferência de calor do registro no futuro será maior. Na fase final:

• plugues para seções são cortados em chapas metálicas;
• todos os plugues são fixados nas extremidades de forma pontual ou diagonal;
• elementos são soldados no lugar.

Corte os bujões de forma que, ao serem instalados, um pequeno “chanfro” permaneça ao longo da borda de cada seção. Este "chanfro" é posteriormente preenchido com uma solda.

Os registros soldados desta maneira são preferencialmente equipados adicionalmente com saídas de ar. Simplificando, em cada seção superior desse dispositivo, vale a pena instalar um guindaste Mayevsky padrão.

Como soldar um registro de aquecimento

A montagem de elementos estruturais individuais juntos é realizada por soldagem do metal. Isso pode ser feito de qualquer maneira conveniente para você. Como registro de aquecimento de solda? Na verdade, tudo depende do tipo de máquina de solda que você possui:

• arco elétrico (manual, semiautomático);
• gás.

As mais difundidas são as máquinas de solda manual a arco elétrico, pois são as mais baratas e simples. Tal aparelho pode conectar peças de metal e cortá-las. Em peças grandes, você precisa fazer furos para tubos. Isso deve ser feito perto da borda, recuando um diâmetro do tubo.Haverá quatro furos na seção do meio, dois na primeira e na parte externa.

Furos para conectar tubos

Depois disso, em uma superfície horizontal plana, colocamos todos os elementos em uma estrutura e fazemos tachas na base dos bicos. Você precisa fazer duas tachas ao longo do equador do tubo ou três uniformemente ao redor de toda a circunferência, como no emblema da Mercedes. Se a localização das tachas estiver incorreta, a peça pode conduzir durante a soldagem. Depois de certificar-se de que a geometria do registro está correta, você pode prosseguir com a soldagem.

Ao trabalhar no banho de fusão, é necessário manter uma temperatura alta e distribuir o metal fundido. O eletrodo deve se mover constantemente ao longo de uma certa trajetória. Como soldar um registro de aquecimento, as trajetórias de movimento do eletrodo mais simples:

• esquerda - direita (espinha de peixe);
• para frente - para trás (com um influxo).

O momento mais importante é a formação da raiz da costura na aderência e a saída da aderência. O processo é realizado com uma pausa, pois o soldador precisa mudar a posição do eletrodo. Embora com habilidade adequada você possa cozinhar sem interrupção. Depois que a costura esfriar, você precisa derrubar o lodo com um martelo. Portanto, resta apenas soldar as extremidades com plugues, que primeiro devem ser cortados em metal da mesma espessura.

Como resultado, obtivemos um espaço em branco, no qual serão cortados orifícios para abastecimento e retorno, bem como uma saída de ar, no futuro. A saída de ar, do mesmo guindaste Mayevsky, remove bolsas de ar que reduzem a eficiência do trocador de calor. Você também pode ler mais sobre o ar no sistema de aquecimento. A conexão dos registros ao sistema de aquecimento é a última etapa, após a qual é possível realizar um teste hidráulico e colocar o equipamento em operação.

Além disso, este blank pode ser utilizado para a fabricação de um registro com elemento de aquecimento elétrico. Um orifício para o elemento de aquecimento é cortado na extremidade inferior e um tanque de expansão do tipo aberto é instalado na parte superior.